两节干电池用了180多年干电池使用寿命( 二 ) _小知识

诸如盐和水之类的导电流体用于在反应过程中将可溶性离子从一种金属转移到另一种金属，称为电解质。在放电过程中失去电子的金属或化合物称为阳极，接受电子的金属或化合物称为阴极。这种从阳极通过外部连接到阴极的电子流，就是我们用来运行电子设备的方式。
当产生电子流的反应不能逆转时，电池被称为原电池。当其中一种反应物耗尽时，电池电量耗尽。最常见的一次电池是锌碳电池。研究发现，当电解质为碱时，电池的使用寿命要长得多，比如我们从超市买的碱性电池就是这样的。

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Tips：电解质是溶于水溶液中或在熔融状态下就能够导电的化合物。根据其电离程度可分为强电解质和弱电解质，几乎全部电离的是强电解质，只有少部分电离的是弱电解质。

想要解决原电池的这种弊端，我们就需要找到一种方法，通过给电池充电来重复使用它们。随着电池的容量和体积越来越大，这变得更加重要，因为从成本上来说，更换新电池变得非常昂贵和复杂。
最早的可充电电池之一是镍镉电池，也是使用碱作为电解质的。1989年，镍氢电池被开发出来，这种电池的寿命比镍镉电池更长。这些类型的电池在充电过程中对过度充电和过热非常敏感，因此充电速率被控制在最大速率以下。

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Tips：镍氢电池是一种性能良好的蓄电池。镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。镍氢电池正极活性物质为Ni（OH）2（称NiO电极），负极活性物质为金属氢化物，也称储氢合金。

像手机和笔记本电脑这些移动便携的电子产品一直都需要容量更大、更轻便的电池，虽然这会增加剧烈放电的风险，但由于整体尺寸较小，因此可以在手机电池中使用限流器进行管理。但是随着电池的更大应用的考虑，大尺寸和大量电池的安全性已成为更重要的考虑因素。
电池的发展
锂离子电池的出现标志着电池的第一次改进。新技术通常需要更紧凑、更高容量、安全、可充电的电池。1980年，美国物理学家约翰·古迪纳夫教授发明了一种新型锂电池，锂可以通过电池以锂离子的形式从一个电极迁移到另一个电极。锂是元素周期表中最轻的元素之一，它具有最大的电化学势之一，因此这种组合可以在最紧凑、最轻的体积中产生条件允许下最高的电压，这就是锂离子电池的工作原理。

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Tips：2019年10月9日，约翰·古迪纳夫获得2019年诺贝尔化学奖，时年已满97岁的约翰·古迪纳夫也成为获奖时年龄最大的诺贝尔奖得主。

在这种新电池中，锂与过渡金属（如钴、镍、锰或铁）和氧结合形成阴极。在施加电压的充电过程中，带正电的锂离子从阴极迁移到石墨阳极并变成锂金属。因为锂有很强的电化学驱动力，如果条件满足的话，它会被氧化，迁移回阴极再次成为锂离子，并将电子放回钴离子所在的极，电路中电子的运动为我们提供了可以使用的电流。
纳米技术带来了电池的第二次改进。根据锂离子电池中使用的过渡金属，电池可能具有更高的容量，但可能更容易发生化学反应并且容易受到热失控现象的影响。以索尼在20世纪90年代制造的钴酸锂电池为例，许多此类电池都很容易着火。

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Tips：纳米技术nanotechnology，是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。

但古迪纳夫推出了一种基于铁锂和磷酸盐的稳定锂离子阴极，再次在电池技术上取得了巨大飞跃。该阴极是热稳定的，这也意味着纳米级磷酸铁锂或磷酸铁锂材料现在可以安全地制成可快速充电和放电的大型电池。这些新电池现在存在许多新应用，比如电动工具和电动汽车，最重要的应用是为家庭储存家用电能。
能够使用180多年的干电池
在一所英国大学里，两个玻璃穹顶覆盖着一个装置，里面的铃声正不断响起着，它自1840年以来就一直在鸣响，而驱动它的仅仅是两节干电池，这就是著名的牛津电钟。直到现在，牛津电钟已经响了超过100亿次，它的电池从未更换过。

两节干电池用了180多年 干电池使用寿命( 二 )

两节干电池用了180多年干电池使用寿命( 二 )